Un nuevo estudio de la Universidad Northwestern ha encontrado algunas de las pruebas más claras, hasta ahora, de que los animales pueden juzgar el tiempo. Al examinar una región del cerebro (corteza entorrinal) que está relacionada con la memoria y la orientación. Los investigadores descubrieron un conjunto de neuronas previamente desconocido que se encienden como un “reloj interno” cuando un animal está esperando.
“¿Tu perro sabrá cuando te tomas el doble de tiempo en darle su comida, en comparación de un día anterior? No había una buena respuesta para eso antes”, dijo Daniel Dombeck, profesor asociado de neurobiología en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de la Universidad Northwestern, y quien dirigió el estudio. “Este es uno de los experimentos más convincentes para demostrar que los animales realmente tienen una representación explícita del tiempo en sus cerebros cuando se los desafía a medir un intervalo de tiempo”.
La investigación fue publicada en la revista Nature Neuroscience.
Al planificar el estudio, el equipo de Dombeck se centró en la corteza entorrinal medial, un área ubicada en el lóbulo temporal del cerebro. Debido a que esa parte del cerebro codifica información espacial en memorias episódicas, Dombeck planteó la hipótesis de que ésta área también podría ser responsable de la codificación del tiempo.
“Cada recuerdo es un poco diferente”, dijo James Heys, un estudiante postdoctoral en el laboratorio de Dombeck. “Pero hay dos características centrales para todos los recuerdos episódicos: espacio y tiempo. Siempre suceden en un entorno particular y siempre están estructurados en el tiempo”.
Para probar su hipótesis, Dombeck y Heys organizaron un experimento denominado tarea virtual de “detenerse en la puerta”. En el experimento, un ratón corre en una pista en un entorno de realidad virtual. El ratón aprende a correr por un pasillo hasta una puerta que se encuentra aproximadamente a la mitad del camino. Después de seis segundos, la puerta se abre, permitiendo que el ratón continúe por el pasillo para recibir su recompensa.
Después de ejecutar varias sesiones de entrenamiento, los investigadores hicieron la puerta invisible en la escena de realidad virtual. En el nuevo escenario, el ratón aún sabía dónde se encontraba la “puerta” que ahora era invisible, basada en las texturas cambiantes del piso. Y todavía esperó seis segundos en el sitio donde se encontraba la “puerta” antes de correr abruptamente por la pista para recoger su recompensa.
“Lo importante aquí es que el ratón no sabe cuándo está abierta o cerrada la puerta porque es invisible”, dijo Heys, primer autor del artículo. “La única forma en que puede resolver esta tarea de manera eficiente es usando el sentido interno del tiempo”.
Al usar la realidad virtual, Dombeck y su equipo pueden controlar perfectamente los factores que pueden influir, como el sonido de la apertura de la puerta. “No podríamos hacer la puerta completamente invisible en un entorno real”, dijo Dombeck. “El animal podría tocarlo, oírlo, olerlo o sentirlo de alguna manera. No tendrían que juzgar el tiempo; ellos solo sentirían cuando la puerta se abriera. En realidad virtual, podemos eliminar todas las señales sensoriales”.
Pero Dombeck y su equipo hicieron más que ver a los ratones completar la tarea de detener la puerta una y otra vez. Llevaron el experimento un paso más allá al visualizar la actividad cerebral de los ratones. Utilizando la microscopía de excitación de dos fotones, que permite obtener imágenes avanzadas de un tejido vivo (en este caso del cerebro) en alta resolución, Dombeck y Heys observaron cómo se activaban las neuronas de los ratones.
“A medida que los animales corren a lo largo de la pista y llegan a la puerta invisible, vemos como se activan las células que controlan la codificación espacial”, dijo Dombeck. “Luego, cuando el animal se detiene en la puerta, vemos que esas células se apagan y se enciende un nuevo conjunto de células. Esto fue una gran sorpresa y un nuevo descubrimiento”.
Dombeck notó que estas “celdas de tiempo” no se activaron durante la ejecución activa, solo durante el descanso. “No solo las células están activas durante el reposo”, dijo, “sino que realmente codifican el tiempo que el animal ha estado descansando”.
La implicación del trabajo se expande mucho más allá de tu impaciente mascota. Ahora que los investigadores han encontrado estas nuevas neuronas que codifican el tiempo, pueden estudiar cómo las enfermedades neurodegenerativas pueden afectar este conjunto de células.
“Los pacientes con enfermedad de Alzheimer en particular se olvidan cuando en el tiempo, las cosas sucedieron”, dijo Heys. “Quizás esto se deba a que están perdiendo algunas de las funciones básicas de la corteza entorrinal, que es una de las primeras regiones del cerebro afectadas por la enfermedad”.
“Entonces, esto podría llevar a nuevas pruebas de detección temprana para la enfermedad de Alzheimer”, agregó Dombeck. “Podríamos comenzar a pedir a las personas que juzguen cuánto tiempo ha transcurrido o pedirles que naveguen en un entorno de realidad virtual, esencialmente, hacer que un humano haga una prueba de “detenerse en la puerta”.